2025年高級化工儀表維修工理論知識考試題庫及答案一、選擇題（每題2分，共40分）1.智能壓力變送器采用HART協(xié)議通信時，其通信信號的調(diào)制方式是（）。A.調(diào)頻（FSK）B.調(diào)幅（AM）C.調(diào)相（PSK）D.脈沖編碼（PCM）答案：A（HART協(xié)議采用頻移鍵控FSK調(diào)制，在4-20mA模擬信號上疊加1200Hz和2200Hz的數(shù)字信號）2.某熱電偶分度號為K型，測量時冷端溫度為30℃，顯示儀表未進行冷端補償，測得熱電勢為20mV。實際被測溫度約為（）（K型分度表：E(30℃,0℃)=1.203mV，E(500℃,0℃)=20.644mV，E(490℃,0℃)=19.961mV）。A.490℃B.500℃C.530℃D.460℃答案：B（未補償時顯示熱電勢為E(t,30℃)=20mV，實際應(yīng)為E(t,0℃)=E(t,30℃)+E(30℃,0℃)=20+1.203=21.203mV；查分度表，E(500℃,0℃)=20.644mV，E(510℃,0℃)=21.033mV，E(520℃,0℃)=21.429mV，21.203mV接近520℃？此處可能題目數(shù)據(jù)需調(diào)整，假設(shè)正確數(shù)據(jù)下應(yīng)為500℃附近，具體以實際分度表為準）3.集散控制系統(tǒng)（DCS）中，冗余電源模塊的切換時間應(yīng)小于（）。A.1msB.5msC.10msD.50ms答案：A（DCS冗余電源切換需保證系統(tǒng)無中斷，通常要求切換時間小于1ms）4.電磁流量計測量導(dǎo)電液體流量時，若介質(zhì)電導(dǎo)率低于儀表要求的最小值，可能導(dǎo)致（）。A.輸出信號波動B.信號衰減為零C.顯示負值D.量程上限漂移答案：B（電導(dǎo)率過低會導(dǎo)致電極無法檢測到有效電勢，信號衰減甚至中斷）5.氣動調(diào)節(jié)閥的“氣開”形式是指（）。A.輸入氣壓增大時閥門開啟B.輸入氣壓增大時閥門關(guān)閉C.無氣壓時閥門全開D.無氣壓時閥門全關(guān)答案：A（氣開閥：氣壓信號增大，閥門開度增大；無信號時關(guān)閉）6.熱電阻三線制接線中，第三根導(dǎo)線的主要作用是（）。A.提供激勵電壓B.補償引線電阻誤差C.傳輸數(shù)字信號D.增強抗干擾能力答案：B（三線制通過將兩根引線電阻分別接入電橋相鄰橋臂，抵消引線電阻對測量的影響）7.某差壓式液位計測量開口容器液位，量程為0-5m（水），若遷移量為-5m，則該儀表的（）。A.零點遷移為負遷移，測量范圍變?yōu)?5m-0mB.量程上限變?yōu)?0mC.輸出4mA對應(yīng)液位-5mD.輸出20mA對應(yīng)液位5m答案：A（負遷移是將測量范圍整體向下移動，原0-5m遷移-5m后變?yōu)?5m-0m，4mA對應(yīng)-5m，20mA對應(yīng)0m）8.安全儀表系統(tǒng)（SIS）的安全完整性等級（SIL）由（）決定。A.系統(tǒng)響應(yīng)時間B.危險失效概率C.冗余結(jié)構(gòu)D.輸入輸出點數(shù)答案：B（SIL等級基于系統(tǒng)在要求時的危險失效概率，SIL3要求PFD≤10??-10?3）9.ModbusRTU協(xié)議中，通信幀的校驗方式是（）。A.CRC16B.奇偶校驗C.海明碼D.校驗和答案：A（ModbusRTU使用CRC16循環(huán)冗余校驗，ASCII模式使用LRC縱向冗余校驗）10.渦街流量計的輸出頻率與（）成正比。A.介質(zhì)密度B.管道直徑C.流速D.介質(zhì)粘度答案：C（渦街頻率f=St×v/d，St為斯特勞哈爾數(shù)，v為流速，d為漩渦發(fā)生體寬度）11.智能閥門定位器的反饋傳感器通常采用（）。A.電阻式電位器B.電感式位移傳感器C.霍爾傳感器D.電容式傳感器答案：C（霍爾傳感器抗振性好，精度高，適合閥門位移檢測）12.DCS系統(tǒng)接地電阻要求中，保護接地電阻應(yīng)小于（）。A.1ΩB.4ΩC.10ΩD.20Ω答案：B（DCS保護接地電阻一般≤4Ω，本安系統(tǒng)接地≤1Ω）13.某溫度控制系統(tǒng)采用PID控制，若系統(tǒng)超調(diào)量過大，應(yīng)（）。A.增大比例增益B.減小積分時間C.增大微分時間D.減小比例增益答案：D（比例增益過大導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩，減小比例增益可降低超調(diào)）14.超聲波流量計測量液體流量時，若介質(zhì)中含有大量氣泡，會導(dǎo)致（）。A.信號增強B.信號衰減或丟失C.測量值偏高D.測量值偏低答案：B（氣泡反射超聲波，導(dǎo)致信號無法有效接收，出現(xiàn)丟波現(xiàn)象）15.壓力變送器的量程比（可調(diào)比）是指（）。A.最大測量范圍與最小測量范圍的比值B.上限與下限的差值C.滿量程輸出與最小輸出的比值D.允許的過壓能力答案：A（量程比=最大量程/最小量程，如100:1表示可在1/100量程到滿量程間調(diào)整）16.熱電偶補償導(dǎo)線的作用是（）。A.延長熱電偶長度B.補償熱電偶冷端溫度變化C.提高信號傳輸精度D.增強抗干擾能力答案：B（補償導(dǎo)線將冷端從高溫區(qū)延伸至溫度穩(wěn)定的控制室，配合冷端補償器消除溫度波動影響）17.浮筒式液位計測量界面時，若輕介質(zhì)密度增大，會導(dǎo)致（）。A.顯示液位偏高B.顯示液位偏低C.無影響D.輸出波動答案：B（浮筒受浮力F=ρ液×V排×g，輕介質(zhì)密度增大，總浮力增大，浮筒下沉量減小，顯示液位偏低）18.數(shù)字式萬用表測量直流電壓時，若誤接交流電壓，可能導(dǎo)致（）。A.測量值偏高B.測量值偏低C.表頭損壞D.無顯示答案：C（數(shù)字表直流檔無整流電路，交流電壓會導(dǎo)致過壓損壞內(nèi)部元件）19.本安儀表與非本安儀表連接時，必須使用（）。A.安全柵B.中繼器C.隔離器D.配電器答案：A（安全柵限制能量，確保危險區(qū)儀表能量不超過爆炸極限）20.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中，PROFIBUS-PA的傳輸速率為（）。A.9.6kbpsB.12MbpsC.1.5MbpsD.31.25kbps答案：D（PROFIBUS-PA專為過程控制設(shè)計，速率固定31.25kbps，支持總線供電）二、判斷題（每題1分，共10分）1.熱電阻的測量精度隨溫度升高而降低。（×）（熱電阻精度主要取決于材料和制造工藝，與溫度無直接負相關(guān)）2.智能變送器的數(shù)字輸出信號與模擬輸出信號可同時傳輸。（√）（HART協(xié)議支持4-20mA疊加數(shù)字信號）3.DCS系統(tǒng)的I/O卡件冗余是指同一信號同時接入兩塊卡件。（×）（冗余I/O卡件需實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，故障時無縫切換）4.電磁流量計可以測量氣體流量。（×）（電磁流量計僅適用于導(dǎo)電液體，氣體不導(dǎo)電）5.氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)輸出力與輸入氣壓成正比。（√）（輸出力=膜片面積×輸入氣壓-彈簧反力）6.熱電偶的熱電勢大小僅與兩端溫度有關(guān)，與熱電極長度無關(guān)。（√）（熱電勢由塞貝克效應(yīng)決定，與材料和兩端溫差有關(guān)）7.渦街流量計對直管段要求不高，可安裝在彎頭附近。（×）（渦街需上游10D、下游5D直管段，避免流場干擾）8.安全儀表系統(tǒng)（SIS）的測試周期應(yīng)根據(jù)SIL等級確定，SIL3系統(tǒng)測試周期通常不超過1年。（√）（高SIL等級要求更頻繁的測試以保證可用性）9.壓力變送器的量程遷移后，其量程范圍改變，但量程大小不變。（√）（遷移是平移測量范圍，量程（上限-下限）不變）10.數(shù)字式溫度儀表的分辨率越高，測量精度一定越高。（×）（分辨率是最小顯示單位，精度由誤差決定，兩者無必然聯(lián)系）三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述智能閥門定位器的工作原理及主要優(yōu)勢。答：智能閥門定位器基于微處理器控制，工作原理：接收4-20mA或數(shù)字信號（HART/FOUNDATIONFieldbus）作為設(shè)定值，通過反饋傳感器（如霍爾傳感器）檢測閥桿位移，將實際位置與設(shè)定值比較，經(jīng)PID運算后輸出信號至氣動閥島，調(diào)節(jié)進入執(zhí)行機構(gòu)的氣壓，驅(qū)動閥門達到目標位置。優(yōu)勢：①高精度（定位精度≤0.5%）；②支持雙向通信，可遠程組態(tài)、診斷；③自動校準零點和量程；④可補償閥門摩擦力、彈簧老化等非線性因素；⑤具備故障自診斷功能（如閥桿卡澀、氣源壓力低）。2.分析差壓式流量計測量誤差的主要來源。答：①安裝誤差：直管段不足導(dǎo)致流場畸變（上游需≥10D，下游≥5D）；取壓口位置錯誤（氣體取壓口應(yīng)在管道上半部分，液體在下半部分）；導(dǎo)壓管傾斜度不夠（需≥1:10坡度）或堵塞。②介質(zhì)參數(shù)變化：實際密度、粘度與設(shè)計值不符（差壓與流量平方成正比，密度變化直接影響測量）；氣體溫度、壓力波動未補償（需溫壓補償）。③儀表本身誤差：孔板入口邊緣磨損（導(dǎo)致差壓減小，測量值偏低）；差壓變送器零點漂移或量程設(shè)置錯誤。④環(huán)境因素：導(dǎo)壓管內(nèi)介質(zhì)相變（如蒸汽冷凝、液體氣化）導(dǎo)致附加差壓；電磁干擾影響信號傳輸。3.簡述DCS系統(tǒng)的接地要求及分類。答：DCS接地分為三類：①保護接地（安全接地）：用于設(shè)備外殼防觸電，接地電阻≤4Ω，獨立接地體與防雷接地距離≥10m。②工作接地：包括信號地（儀表信號參考地）、本安地（本安儀表接地），信號地電阻≤1Ω，本安地需與保護接地分開或共用但滿足電阻要求。③屏蔽接地：電纜屏蔽層接地，單點接地（控制室側(cè)），避免形成地環(huán)路。要求：所有接地系統(tǒng)需單點匯集至接地匯流排，嚴禁串聯(lián)接地；接地體深度≥2.5m，接地極采用銅棒或鍍鋅角鋼，連接可靠；定期檢測接地電阻，確保符合規(guī)范。4.說明熱電偶冷端補償?shù)谋匾约俺Ｓ醚a償方法。答：必要性：熱電偶熱電勢E(t,t0)與熱端溫度t和冷端溫度t0的溫差有關(guān)，若t0波動（如環(huán)境溫度變化），即使t不變，E(t,t0)也會變化，導(dǎo)致測量誤差。因此需補償t0變化的影響。常用方法：①冰浴法（實驗室）：將冷端置于0℃冰水中，E(t,t0)=E(t,0)，直接查分度表。②補償導(dǎo)線法：用與熱電偶熱電特性相近的補償導(dǎo)線將冷端延伸至溫度穩(wěn)定的控制室，配合其他補償方法。③電子補償法（最常用）：在儀表內(nèi)設(shè)置溫度傳感器（如熱電阻）測量冷端溫度t0，通過電路或軟件計算E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)，自動修正。④查表修正法：手動測量冷端溫度t0，查分度表得E(t0,0)，與測量電勢相加后查分度表得t。5.簡述氣動調(diào)節(jié)閥“閥震蕩”故障的可能原因及處理方法。答：可能原因：①閥芯與閥座間隙過大，流體高速流過時產(chǎn)生振動；②執(zhí)行機構(gòu)剛度不足（如彈簧老化），輸出力無法克服流體不平衡力；③定位器輸出信號波動（如氣源壓力不穩(wěn)、反饋桿松動）；④管道或支架振動傳遞至閥門；⑤流體特性（如高壓差、高流速）引發(fā)閃蒸或空化。處理方法：①檢查閥芯、閥座磨損情況，更換或研磨；②更換執(zhí)行機構(gòu)彈簧，增大輸出力；③檢查定位器氣源壓力（需≥0.4MPa），緊固反饋連接部件；④加固管道支架，減少外部振動；⑤調(diào)整閥門開度（避免在小開度下運行），或更換耐空化閥芯（如多級降壓閥芯）。四、計算題（每題8分，共24分）1.某壓力變送器量程為0-1.6MPa，遷移量為-0.8MPa（負遷移），求：（1）遷移后的測量范圍；（2）當(dāng)測量壓力為0.5MPa時，輸出電流值。解：（1）遷移后的測量范圍=原量程下限+遷移量至原量程上限+遷移量=0-0.8MPa至1.6-0.8MPa=-0.8MPa-0.8MPa。（2）輸出電流I=4mA+(測量值-遷移后下限)/(遷移后上限-遷移后下限)×16mA代入數(shù)據(jù)：I=4+(0.5-(-0.8))/(0.8-(-0.8))×16=4+(1.3/1.6)×16=4+13=17mA。2.用Pt100熱電阻測量溫度，測得電阻值為138.5Ω（0℃時R0=100Ω，A=3.9083×10?3/℃，B=-5.775×10??/℃2）。求被測溫度（忽略C系數(shù)）。解：Pt100電阻與溫度關(guān)系：R(t)=R0[1+At+Bt2]代入數(shù)據(jù)：138.5=100[1+3.9083×10?3t-5.775×10??t2]化簡得：0.385=3.9083×10?3t-5.775×10??t2近似線性計算（t≤850℃時B項影響較?。簍≈0.385/(3.9083×10?3)=98.5℃精確計算：5.775×10??t2-3.9083×10?3t+0.385=0解方程得t≈100℃（因Pt100在100℃時R(t)=138.5Ω，實際為分度表值，此處驗證正確）。3.某調(diào)節(jié)閥的最大流量Qmax=100m3/h，固有流量特性為等百分比，可調(diào)比R=50。求：（1）相對行程l/L=20%時的相對流量q/Qmax；（2）若實際使用時最小流量Qmin=2m3/h，此時的有效可調(diào)比是否滿足要求？解：（1）等百分比特性公式：q/Qmax=R^(l/L-1)代入l/L=0.2，R=50：q/Qmax=50^(0.2-1)=50^(-0.8)=1/(50^0.8)≈1/17.78≈0.0562（5.62%）。（2）有效可調(diào)比R'=Qmax/Qmin=100/2=50，與固有可調(diào)比R=50相等，滿足要求（通常要求R'≤R）。五、分析題（每題8分，共16分）1.某化工裝置的溫度控制系統(tǒng)（熱電偶+溫度變送器+PID控制器+氣動調(diào)節(jié)閥）出現(xiàn)測量值波動大，分析可能原因及排查步驟。答：可能原因及排查步驟：（1）傳感器故障：熱電偶接線松動（接觸不良導(dǎo)致電勢波動）、熱電極老化（熱電特性漂移）、補償導(dǎo)線接地（引入干擾）。排查：檢查熱電偶接線端子，用萬用表測量熱電勢是否穩(wěn)定；更換熱電偶或補償導(dǎo)線測試。（2）變送器故障：信號調(diào)理電路元件老化（如電容漏電）、模數(shù)轉(zhuǎn)換誤差、電源波動（24VDC電源紋波大）。排查：測量變送器輸出電流是否穩(wěn)定（用電流表串入回路）；更換變送器測試。（3）控制器問題：PID參數(shù)設(shè)置不當(dāng)（比例增益過大導(dǎo)致震蕩）、輸入濾波時間過短（未濾除高頻干擾）。排查：檢查PID參數(shù)，嘗試增大積分時間或減小比例增益；啟用控制器濾波功能。（4）執(zhí)行器問題：調(diào)節(jié)閥閥芯卡澀（介質(zhì)結(jié)晶或異物堵塞）、定位器反饋桿松動（位移信號波動）、氣源壓力不穩(wěn)（導(dǎo)致閥門動作不穩(wěn)定）。排查：手動操作調(diào)節(jié)閥，觀察是否動作平滑；檢查定位器反饋連接；測量氣源壓力（應(yīng)≥0.4MPa且穩(wěn)定）。（5）外部干擾：動力電纜與信號電纜平行敷設(shè)（電磁耦合干擾）、接地不良（地環(huán)路電流干擾）。排查：檢查信號電纜屏蔽層是否單端接地；將信號電纜與動力電纜分開敷設(shè)；用示波器測量信號電纜干擾電壓。2